看過電影《蜘蛛俠》的朋友，一定記得那忽長忽短、堅(jiān)韌無比的蜘蛛絲吧？正是憑借這神奇無比的蜘蛛絲，蜘蛛俠才能上躥下跳、騰躍自如。

蜘蛛俠和他的神器——蜘蛛絲。

在學(xué)術(shù)界，蜘蛛俠的獨(dú)門神器有個(gè)專門術(shù)語——超強(qiáng)彈性體。所謂超強(qiáng)彈性體，是一種抗拉強(qiáng)度接近于金屬、同時(shí)具有較大延展性和回彈性的特殊材料，可用于防彈衣、宇航服等特種紡織材料。目前，國內(nèi)外市場上超強(qiáng)彈性體的主要原料，是用石油提煉的石油基高分子。

那么，除了石油基高分子，還有沒有其他原料可以制作超強(qiáng)彈性體？我國科學(xué)家的一個(gè)最新發(fā)現(xiàn)令人腦洞大開：蓖麻油。

蓖麻油。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)提供

這還真不是忽悠。來自安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)分子工程中心的汪鐘凱教授團(tuán)隊(duì)，以蓖麻油為原材料，制備了一種抗拉強(qiáng)度超過200兆帕的超強(qiáng)熒光彈性體，相關(guān)論文發(fā)表在日前出版的國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

汪鐘凱團(tuán)隊(duì)用蓖麻油制備的超強(qiáng)彈體。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)提供

“蜘蛛絲的確是天然的超強(qiáng)彈性體，其拉伸強(qiáng)度超乎一般人的想象。”汪鐘凱教授告訴記者，此前的研究表明，蜘蛛絲的力學(xué)拉伸強(qiáng)度非常大，其中有一種叫“十字園蛛”的蜘蛛吐的絲，其拉伸強(qiáng)度最大可達(dá)到800兆帕。

“800兆帕是什么概念？這相當(dāng)于用一根鉛筆粗細(xì)的十字園蜘蛛絲，就可以停住一架正在降落中的波音747飛機(jī)。飛機(jī)重量為180000 kg（公斤），降落時(shí)的飛行速度在80 m/s（米/秒）左右，蜘蛛絲的超強(qiáng)超彈性能，可以想見?！?/p>

蜘蛛絲的拉伸強(qiáng)度為何如此強(qiáng)大？汪鐘凱說，蜘蛛絲內(nèi)部有剛性的納米晶體和彈性的蛋白，納米晶體沿軸向均勻分布。這種剛性和彈性的完美結(jié)合，賦予了蜘蛛絲超強(qiáng)超彈性能?！耙虼耍@一研究方向得到全球科研工作者的廣泛關(guān)注?！?/p>

受蜘蛛絲超強(qiáng)超彈性能的啟發(fā)，汪鐘凱團(tuán)隊(duì)在植物油脂高分子合成的研究中發(fā)現(xiàn)了一種新路徑，能夠?qū)⒈吐橛娃D(zhuǎn)化為一系列高純度的單體?！拔覀兺ㄟ^對(duì)單體的聚合，形成模仿蛋白的聚合物分子；之后，再進(jìn)一步精確調(diào)節(jié)這些聚合物的分子組成，獲得了納米晶體的特殊結(jié)構(gòu)?！蓖翮妱P介紹說，最后該團(tuán)隊(duì)通過循環(huán)拉伸處理，使這種特殊的納米晶體實(shí)現(xiàn)了類似于蜘蛛絲的取向結(jié)構(gòu)，最終獲得抗拉強(qiáng)度超過200兆帕的超強(qiáng)熒光彈性體——能像一些天然蛋白那樣發(fā)熒光的超強(qiáng)彈性體。

汪鐘凱教授（左一）和同事在做實(shí)驗(yàn)。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)提供

據(jù)了解，目前國內(nèi)外一般彈性體的強(qiáng)度在幾十兆帕。因此，汪鐘凱團(tuán)隊(duì)的這一成果堪稱突破，為進(jìn)一步挑戰(zhàn)蜘蛛絲仿生材料這一世界性課題提供了新思路。

“盡管此前的研究表明，植物油、松香、松脂、木質(zhì)素、纖維素 等生物質(zhì)資源能夠被轉(zhuǎn)化為高分子材料，但其成本、性能還不能與石油基高分子材料媲美?！蓖翮妱P說，“在我們目前的實(shí)驗(yàn)條件下，每100公斤蓖麻油可制備26公斤彈性體材料?！?/p>

蓖麻油的市場價(jià)為普通食用油價(jià)格的2倍左右，目前我國一年的蓖麻油產(chǎn)量約為5萬噸。如果汪鐘凱團(tuán)隊(duì)的成果能順利轉(zhuǎn)化，無疑將有效加快廉價(jià)農(nóng)林生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為高分子新材料的步伐。如能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將有助于幫助人們擺脫對(duì)石化資源的依賴。

“該項(xiàng)成果已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。當(dāng)然，我們目前的成果還處在實(shí)驗(yàn)室階段，距離產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)距離?！蓖翮妱P說，“今后我們計(jì)劃開發(fā)第二代和第三代產(chǎn)品，最終讓它像真正的蜘蛛絲一樣強(qiáng)大，成為制備超強(qiáng)彈體的廉價(jià)原料?！?/p>

[責(zé)任編輯：楊凡、彭芳]

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